En 1951, la construcción de helicópteros estadounidense experimentó un evento significativo. F. Piasecki completó la construcción del helicóptero pesado PV-22 (H-21A), que continuaba la línea de «plátanos voladores» PV-3 y PV-17, apodado «caballo de aire». La máquina parecía tener todo el potencial para consolidarse, y la empresa apenas podía satisfacer la demanda de pedidos.
Este helicóptero, con un peso máximo al despegue de 6800 kg, podía transportar hasta 2000 kg de carga o veinte soldados completamente equipados en su espaciosa cabina de carga. En 1953, el PV-22 impresionó a la vez a civiles y especialistas, estableciendo récords mundiales absolutos de velocidad (236,2 km/h) y altitud (6769 m) durante un festival aéreo nacional, superando al S-52. Piasecki estaba de nuevo en la cima de su juego, recibiendo numerosos títulos y honores, e incluso siendo elegido presidente de la Sociedad Americana de Helicópteros.
No obstante, Piasecki siempre manifestó un profundo respeto por Igor Sikorsky, el «patriarca» de la construcción de helicópteros y su antiguo competidor. De hecho, fue Piasecki quien insistió en que el primer premio honorífico Alexander Klemin de la Sociedad fuera otorgado en 1951 al «fundador de la construcción mundial de helicópteros». Sikorsky, si bien reconocía el éxito de su joven colega, no tenía intención de ceder en la carrera por los helicópteros pesados y a menudo mencionaba públicamente la viabilidad de un helicóptero de pasajeros con capacidad para cien personas.
Desde mediados de la década de 1940, Sikorsky había estado trabajando en proyectos de helicópteros multimotor con un peso al despegue de 20 toneladas. Soñando con una amplia integración de estas máquinas de alas giratorias en la vida cotidiana, Igor Ivanovich ya había identificado su aplicación más adecuada: autobuses expresos para transportar pasajeros desde las afueras al centro de las grandes ciudades. Sin embargo, las fuerzas dominantes de la época destinaron a estos helicópteros gigantes a un ámbito muy diferente: el desembarco de tropas y el transporte de equipo militar.
La maestría en la fabricación de palas totalmente metálicas permitió aumentar el diámetro del rotor principal (MR). Los avances en el diseño del MR, incluida la garantía de un flujo de aire sin desprendimiento sobre las palas y los aterrizajes en autorrotación con impulso, hicieron posible aumentar la carga sobre el disco barrido. Sikorsky tomó la audaz decisión de duplicar las cargas habituales, lo que proporcionó un aumento significativo de la sustentación con un incremento relativamente pequeño del diámetro del rotor principal (hasta 22 m).
Desarrollo y Diseño Innovador
En el mismo año 1951, que fue un triunfo para Piasecki, Sikorsky comenzó a diseñar el helicóptero de transporte pesado S-56. Este modelo superaría a su predecesor en peso al despegue y capacidad de carga en casi cinco veces, y se esperaba un aumento del 40% en su velocidad. El desarrollo se llevó a cabo según los requisitos del Cuerpo de Marines (USMC) y el futuro S-56 fue diseñado para transportar dos escuadrones de combate de soldados o tres toneladas de carga, basándose en la experiencia de combate en Corea.
En marzo de 1951, de entre numerosos proyectos, los militares seleccionaron las propuestas de las empresas Sikorsky y McDonnell. El pedido del USMC fue apoyado por el Ejército y la Armada de EE. UU. Sikorsky recibió fondos para construir cinco prototipos XHR2S-1 para los Marines, con la condición de que el primer vuelo se realizara a más tardar en mayo de 1953. Posteriormente, el Ejército de EE. UU. también encargó prototipos YH-37. Paralelamente a la versión militar, se desarrolló una variante comercial del S-56.
I.I. Sikorsky dimensionó la nueva máquina al tamaño del popular avión DC-3 «Dakota». Al desarrollar la disposición y el aspecto general, el diseñador demostró una vez más su asombrosa capacidad para soluciones no convencionales, teniendo en cuenta la experiencia no solo en la creación de helicópteros, sino también de buques de asalto de transporte anfibio. Para liberar todo el fuselaje para la cabina de carga, haciéndola más voluminosa, el diseñador colocó dos potentes motores Pratt & Whitney R-2800 en góndolas en pilones horizontales a los lados del fuselaje.
Estos pilones tenían forma de ala y generaban sustentación en vuelo, descargando el rotor principal. En el interior de los pilones se alojaban los tanques de combustible y los radiadores de aceite. Esta disposición creaba condiciones favorables para el funcionamiento de los motores en vuelo y simplificaba el acceso a ellos durante el mantenimiento en tierra. En línea con el entonces popular concepto de helicóptero, Igor Ivanovich Sikorsky previó la posibilidad de una futura modernización del S-56.
Esto implicaría instalar hélices tractoras delante de las góndolas y alas adicionales sobre ellas. Además, dos tanques de combustible externos podrían colgarse a los lados del fuselaje. El rotor principal giraba a través de ejes de transmisión conectados a la caja reductora principal, situada en el pilón sobre la cabina de carga, mientras que el rotor de cola lo hacía mediante ejes de transmisión a través de cajas reductoras intermedias y de cola. Los ejes resultaron ser muy largos, y durante el ajuste fino de la máquina, sus creadores se enfrentaron a problemas de resonancia. En 1956, el S-56 fue el primer helicóptero en equiparse con los llamados «ejes de transmisión supercríticos».
El rotor principal, por primera vez en la historia, tenía cinco palas. Su diseño no difería del rotor del S-55, pero sus dimensiones aumentaron significativamente. En el momento de su creación, el diámetro del rotor principal era el más grande del mundo. Este exitoso diseño, perfeccionado en el S-55, permitió a Sikorsky lograr un éxito rotundo.
El rotor de cola de cuatro palas estaba ubicado en una viga de cola, que por primera vez tenía forma de aleta con un compensador. Esta viga-aleta permitía descargar completamente el rotor de cola a alta velocidad, aumentando su vida útil y la de la transmisión, además de reducir el consumo de combustible. En la parte trasera del fuselaje se montó un estabilizador controlable.
Originalmente, se habían previsto flaps en los pilones de las góndolas para reducir las pérdidas por el flujo de aire en vuelo estacionario, pero esta idea fue abandonada. El S-56 fue el primero en instalar un sistema de plegado automático de las palas del rotor principal y de la viga de cola, logrando así la compacidad necesaria para el estacionamiento en cubierta.
El fuselaje aerodinámico, construido íntegramente de aleaciones de magnesio, albergaba una cabina de carga de 9,24 m de largo, 2,03 m de alto y 2,36 m de ancho, con un volumen de 42,5 m³ (en comparación, el S-55 tenía 8,9 m³ y el PV-22, 17 m³). Podía acomodar hasta 36 infantes de marina o tres jeeps. Para la carga y descarga, se preveía una escotilla en la parte delantera del fuselaje con dos puertas que se abrían lateralmente y una rampa, permitiendo que el equipo entrara al helicóptero por sus propios medios. Además, había dos puertas a los lados del fuselaje. Las cabinas de carga y de dos pilotos estaban conectadas por una escotilla. El S-56 podía transportar cargas voluminosas (como el tanque ligero M-56) en una eslinga externa.
El fuselaje «similar al de un avión» no solo mejoró las características aerodinámicas y dinámicas de la máquina, sino que también facilitó el uso de un tren de aterrizaje con rueda de cola, lo que simplificaba el movimiento en tierra. El helicóptero era estable durante la carrera de aterrizaje después de una autorrotación y, además, se eliminó el riesgo de que la pala golpeara la viga, un defecto común en los diseños de un solo rotor. Para alcanzar velocidades más altas, el S-56 incorporó por primera vez un tren de aterrizaje retráctil. Los soportes principales se retraían en las góndolas de los motores, mientras que el trasero lo hacía en el fuselaje.
El plegado de las palas, la viga de cola, la retracción y extensión del tren de aterrizaje, la apertura de las puertas de la escotilla de carga y el despliegue de la rampa se realizaban mediante actuadores hidráulicos. Los diseñadores también tuvieron que desarrollar un sistema para el control conjunto y separado de los motores. En general, todos los componentes y conjuntos de esta máquina de dimensiones sin precedentes resultaron ser únicos, sin análogos en la práctica mundial.
Desafíos en la Producción y Pruebas
El primer vuelo del S-56 (XHR2S-1) tuvo lugar el 18 de diciembre de 1953, pero su desarrollo se prolongó considerablemente. Los creadores del helicóptero se enfrentaron a enormes dificultades durante las pruebas. Los principales problemas incluían las grandes sobrecargas en el sistema de control, la respuesta elástica del rotor principal y el excesivo peso de la estructura después de sus modificaciones. De muchas de estas cuestiones, los diseñadores ni siquiera sospechaban.
Por ejemplo, inicialmente, para asegurar las características de vuelo estacionario necesarias con un diámetro de rotor principal limitado (debido a las condiciones de operación en cubierta), se optó por un ángulo de torsión de las palas de 16 grados. Sin embargo, en aquel entonces no se conocía el impacto de la torsión en el aumento de las tensiones en las palas durante el vuelo de avance del helicóptero. Las pruebas revelaron la necesidad de encontrar un compromiso entre las características de vuelo estacionario y las limitaciones de velocidad relacionadas con la resistencia de las palas. Fue necesario reducir la torsión a 8° y aumentar el diámetro en más de un metro.
Los diseñadores aún no sabían cómo determinar las cargas de las altas armónicas de las vibraciones del rotor principal. Por ejemplo, la sexta armónica en el rotor de cinco palas generaba grandes cargas variables en la parte no giratoria del sistema de control, lo que obligó a rediseñarlo. El sobrepeso de la estructura exigió potenciar los motores de 2050 a 2500 CV, lo que redujo su vida útil, aumentó el consumo de combustible y, en consecuencia, disminuyó el alcance.
La insuficiente estabilidad direccional obligó a Sikorsky a complementar la viga de cola con una superficie de quilla, lo que requirió una revisión fundamental del mecanismo de plegado de la cola. En resumen, cada modificación conllevaba cambios inevitables y continuos en el diseño. Una máquina tan singular demandaba un esfuerzo de ajuste y perfeccionamiento igualmente excepcional.
La creación de un helicóptero tan pesado se realizó al límite de lo posible, similar a la época en Rusia cuando se construyó el gigantesco «Grand». Las pruebas de vuelo seguían revelando nuevos problemas. Sin embargo, Sikorsky, a sus setenta años, logró resolver una tarea que había «roto» a más de un diseñador talentoso: construir un helicóptero de catorce toneladas con motores de pistón. En 1956, el S-56 fue finalmente perfeccionado hasta un estado apto para su aplicación práctica.
Cabe recordar que el ajuste fino de un gigante igualmente monumental como el Mil Mi-6 tomó casi siete años. Las dificultades en el desarrollo del S-56 «de pistón» demostraron que fue construido en el límite, o incluso más allá de lo posible. Solo Sikorsky pudo lograr tal hazaña, lo que confirma el talento excepcional de este gran compatriota (referencia al autor ruso). Él extrajo todo el potencial de los helicópteros de primera generación.
Los esfuerzos de desarrollo no pasaron desapercebidos para Sikorsky Aircraft. Se hizo evidente la necesidad de establecer una sólida base científica en la empresa. Así, en 1953, Sikorsky creó un departamento de investigación y desarrollo dentro de la oficina de diseño, que durante muchos años fue dirigido por su sobrino, I.A. Sikorsky. Desde principios de la década de 1950, Igor Ivanovich comenzó a implementar activamente la tecnología informática en la empresa para realizar estudios paramétricos complejos y resolver difíciles problemas aeromecánicos, lo que permitió, por primera vez, evaluar más a fondo los procesos que ocurrían en el rotor principal durante el vuelo.
Legado y Servicio en Combate
Paralelamente, se implementaron ampliamente estudios con modelos. A mediados de la década de 1950, en el túnel de viento del laboratorio de investigación de United Aircraft, se llevó a cabo una serie de pruebas con un modelo de rotor principal de dos metros. Estas investigaciones no solo permitieron una evaluación más profunda de las particularidades del funcionamiento del rotor de helicóptero, sino que también proporcionaron una base de datos experimentales necesaria, más amplia que la obtenida en las pruebas de vuelo, para comparar con los cálculos. En gran medida bajo la influencia de I.I. Sikorsky, en 1952, la NASA creó un subcomité especial para la tecnología de alas giratorias.
Debido al prolongado proceso de desarrollo, las entregas del S-56 a los clientes comenzaron recién en 1956. En la aviación del ejército, se denominó H-37A «Mohave», aunque este nombre de tribu indígena no se popularizó. Por su apariencia inusual y su carácter algo «difícil», la máquina recibió el apodo de «Devil» (Diablo) entre las tropas. No obstante, el helicóptero desempeñó un papel importante en el desarrollo de la aviación de helicópteros pesados de EE. UU., elevando el nivel de las operaciones de asalto aerotransportado y transporte a una nueva etapa.
Las compañías de aviación del ejército reequipadas con el S-56 fueron reclasificadas de ligeras a medianas. Los helicópteros en su inventario participaron de manera impresionante en diversas maniobras, ejercicios y vuelos de demostración. En particular, en septiembre de 1958, durante las maniobras en Fort Bliss, los H-37A del ejército estadounidense se presentaron por primera vez a los especialistas como plataformas para diverso armamento. Tres de estas máquinas demostraron la movilidad extendida de las bases de misiles tácticos «Honest John», transportándolos con sus lanzadores en eslingas externas.
En total, el Ejército de EE. UU. adquirió 91 «Mojave». A principios de la década de 1960, la mayoría de los helicópteros se convirtieron a la variante H-37B, que incluía un piloto automático, puertas de carga delanteras reforzadas, tanques de combustible resistentes a impactos y equipos de navegación más avanzados. En 1962, los H-37A y H-37B fueron renombrados como CH-37A y CH-37B, respectivamente. Los «Mojave» del ejército también tuvieron que pisar el «camino de la guerra».
En mayo de 1963, los primeros cuatro CH-37B reemplazaron a los helicópteros Piasecki CH-21 «Shawnee» en el Destacamento «A» de la 19ª Compañía de Aviación del Ejército de EE. UU. en Vietnam. Posteriormente, estos gigantes de alas giratorias fueron incorporados a otras compañías de aviación del ejército activo. Demostraron ser excepcionalmente efectivos en operaciones de evacuación de aeronaves derribadas por el enemigo. La capacidad de carga de la máquina permitía recuperar equipos dañados sin necesidad de desmontaje previo desde territorio ocupado por el enemigo. Desde el otoño de 1963 hasta 1965, solo dos «Mojave» asignados a la 611ª Compañía evacuaron 139 aparatos dañados, incluyendo 97 helicópteros Bell UH-1 «Iroquois» y 54 CH-21 «Shawnee».
El Cuerpo de Marines recibió 55 S-56 bajo la designación HR2S-1 (CH-37C desde 1962). La Armada de EE. UU. recibió dos aeronaves de vigilancia radar y alerta temprana HR2S-1W en una variante para cubierta. Estas llevaban los radares General Electric AN/APS-20E más grandes disponibles en la flota, con sus antenas montadas bajo la cabina de los pilotos en un prominente radomo de plástico con forma de hongo. El S-56 fue considerado durante mucho tiempo el helicóptero de primera generación más grande y con mayor capacidad de carga producido en serie.
En un vuelo récord en noviembre de 1956, un H-37A del ejército levantó una carga de 6000 kg a una altitud de 2000 m y 5000 kg a 3688 m. Sus potentes motores y su buena aerodinámica también le permitieron establecer un récord absoluto de velocidad de 262 km/h en ese momento, una combinación sorprendente que lo convirtió en el helicóptero más rápido y con mayor capacidad de carga.
Sikorsky Aircraft produjo 156 S-56 de todas las modificaciones, incluidos los prototipos, en siete años. Sin embargo, los retrasos en las entregas afectaron negativamente los pedidos. La industria de helicópteros estaba al borde de una transición hacia máquinas fundamentalmente nuevas con motores de turbina de gas, y las fuerzas armadas de EE. UU. prefirieron reservar fondos para aeronaves más avanzadas. Varias modificaciones muy interesantes, en particular las de pasajeros y las antisubmarinas pesadas, quedaron sin realizarse. Sikorsky y sus sucesores construyeron estas máquinas utilizando ya motores de turbina de gas.
La construcción del S-56 fue un evento sobresaliente en la historia de la aviación de helicópteros. Enseñó mucho a los diseñadores estadounidenses y elevó la ciencia de los helicópteros a nuevas alturas. El S-60, una grúa volante, se construyó directamente sobre la base del S-56. La empresa británica Westland adquirió de Sikorsky Aircraft los derechos para producir los rotores principal y de cola, así como la transmisión del S-56. Estos se utilizaron en la creación del helicóptero de 16 toneladas «Westminster» en 1958, con dos motores de turbina de gas de 3150 CV cada uno.
Los logros del S-56, junto con los récords establecidos anteriormente por el pequeño S-59, restauraron el completo dominio de la empresa Sikorsky en este campo. También confirmaron la corrección de elegir el diseño clásico de un solo rotor. Estos récords solo fueron superados por helicópteros de segunda generación, equipados con motores de turbina de gas, que permitieron alcanzar características de vuelo y técnicas significativamente superiores. Una nueva era en la construcción de helicópteros había comenzado, y esto, en gran medida, determinó el número limitado de S-56 construidos.
El helicóptero gigante de un solo rotor de la firma McDonnell, con accionamiento de compresor a reacción para el rotor principal, que fue el competidor de Sikorsky en el concurso del Cuerpo de Marines, nunca pasó del papel. Un intento similar de la firma Hughes a finales de la década de 1940 y principios de la de 1950 también fracasó. El accionamiento a reacción, destinado a eliminar la compleja transmisión mecánica y contrarrestar el par reactivo del rotor principal, resultó ser antieconómico.
I.I. Sikorsky consideraba su uso viable solo para helicópteros de muy alta capacidad de carga (una conclusión confirmada por investigadores nacionales, según el autor). Para el transporte de cargas necesarias en aquellos años, en su opinión, las máquinas con transmisión mecánica eran perfectamente adecuadas. La historia confirmó la validez y la perspicacia del diseñador.
El principal competidor de Sikorsky en helicópteros pesados, Piasecki, desarrolló simultáneamente con el S-56 el helicóptero de configuración en tándem PV-15 (YH-16). Construido en 1953, se convirtió, junto con el soviético Yak-24, en el helicóptero de primera generación más grande. Sin embargo, el PV-15 no entró en producción en serie. Un intento de mejorar las características de la máquina mediante la sustitución de motores de pistón por turbinas de gas terminó en un desastre en 1956.
El aparato de alas giratorias pesado de configuración en tándem «Bell-61», construido por A. Young en 1953, entró en producción un año después, pero resultó ser muy fallido y pronto fue retirado. El Yak-24 no fue una excepción; su producción total fue menor que la del S-56. La razón principal del fracaso en el desarrollo de helicópteros de configuración en tándem fue la perjudicial interferencia del rotor principal, predicha con perspicacia por Sikorsky.
Las pruebas demostraron la imposibilidad de utilizar una configuración en tándem para duplicar la capacidad de carga simplemente combinando grupos idénticos de rotor-motor. Como reconoció la reconocida autoridad en helicópteros R. Hafner, «el mito de la simetría del diseño en tándem y la identidad de los rotores principales en un ‘pilón’ alto murió». Aunque el diseño en tándem proporcionaba un techo estático significativo, su techo dinámico, la tasa de ascenso y las cualidades de autorrotación resultaron ser inferiores. Debido a la interferencia, la vida útil del rotor trasero y la caja reductora disminuyó considerablemente en comparación con el delantero.
Para aliviar la carga del rotor trasero, fue necesario diseñar la máquina con un centro de gravedad adelantado, lo que complicaba la disposición y refutaba la creencia de un amplio rango de centrado en los diseños en tándem. La interferencia también dificultaba el problema de combatir el desprendimiento del flujo de aire de las palas del rotor principal y empeoraba la estabilidad longitudinal, direccional y la maniobrabilidad. La carga constante de la transmisión resultó en un gran peso y una vida útil reducida, lo que en conjunto disminuyó el atractivo de la configuración en tándem.
Aparte de la empresa Piasecki, ninguna otra logró establecer una producción en serie estable de helicópteros de este tipo. A principios de la década de 1960, todas las empresas, excepto Boeing-Vertol (nombre de la compañía de Piasecki después de su salida en 1955), cesaron el trabajo en esta dirección. En la década de 1950, Piasecki había establecido la producción de helicópteros de transporte medios PV-22 (H-21) en varias modificaciones. En la década de 1960, se produjo una modificación posterior bajo la designación V-44, pero incluso esta tenía un análogo de un solo rotor de Sikorsky, el S-58.
Especificaciones Técnicas
| Modificación | CH-37A |
| Diámetro del rotor principal, m | 21.95 |
| Diámetro del rotor de cola, m | 4.57 |
| Longitud, m | 19.58 |
| Altura, m | 6.71 |
| Peso vacío | 9449 |
| Peso normal al despegue | 14062 |
| Combustible interno, l | 1514 + opcionalmente 2271 |
| Tipo de motor | 2 Motores de pistón Pratt Whitney R-2800-54 |
| Potencia, kW | 2 x 1566 |
| Velocidad máxima, km/h | 209 |
| Velocidad de crucero, km/h | 185 |
| Alcance, km | 233 |
| Tasa de ascenso, m/min | 277 |
| Techo práctico, m | 2650 |
| Techo estático, m | 335 |
| Tripulación, tripulantes | 3 |
| Carga útil: | 36 soldados o 24 camillas o 4536 kg de carga en cabina o en eslinga |
Galería de imágenes del CH-37 Mojave (S-56)
